Деревянные фермы. Виды. Особенности работы. Сегментные фермы заводского изготовления.

Балочные фермы это стержневые системы, состоящие из шарнирно-соединенных в узлах элементов, работающих в основном на продольные усилия. Состоят из верхнего, нижнего поясов и решетки. В отличие от балки, ферма позволяет сэкономить до 40% материала.

Достоинства:

· соответствие их конструкций служить опорами настилов покрытий, чердачных перекрытий, подвесных потолков и легкого производственного оборудования. (????)

· являются сборно-разборными и транспортировка их стержней не вызывает особых затруднений.

· Статическое достоинство: при узловом их загружении все элементы работают только на растяжение или сжатие вдоль волокон (верх – сжатие, низ – растяжение)

Недостатки:

· значительное число элементов и узлов.

· решетку нужно соединять с поясами под углом к волокнам и рассредоточено.

Все элементы решетки примыкают к поясам и соединяются с поясом, как правило, болтами, то если в решетке увеличиваются усилия => передает значительные усилия под углом волокон. Если усилия в поясах распределяется равномерно, то в решетке усилия не больше.

Журавский показал, что касательное напряжение возникает из-за перемены нормальных напряжений: если σ = const, τ = 0

=> Для деревянной фермы существенное значение играет фасадная форма этих конструкций

ВИДЫ:

 

3х УГОЛЬНЫЕ

 

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПОЯСАМИ

 

ПОЛИГОНАЛЬНАЯ (МНОГОУГОЛЬНАЯ)

 

 

5ти УГОЛЬНАЯ, ТРАПЕЦЕВИДНАЯ

 

 

СЕГМЕНТНАЯ

 

 

Наиболее удачные – сегментные (их очертания почти полностью соответствуют очертанию эпюры моментов), далее полигональные, далее 5ти угольные. Самый же невыгодный вариант – это 3х-угольные и с параллельными поясами

Чем больше усилия от постоянной нагрузки, тем меньше усилия в раскосах (????).

Нижний пояс работает на растяжение с большими усилиями (дерево ведет себя как хрупкий материал, металл хорошо работает) => низ – легкий – металл – хорошо работает на растяжение, верх - тяжелый – дерево – хорошо работает на сжатие

Фермы сегментного очертания

С криволинейным верхним поясом

“+” легки, имеют небольшое число монтажных элементов, просто решенные узлы

“-“ сложность устройства крыши => ограничения применения

Усилия в верхнем поясе примерно одинаковы по всей длине; в элементах решетки усилия очень малы => простые крепления узлов; опорные узлы выполняют с помощью стальных башмаков и сварных швов. Верхний пояс фермы упирается в опорный лист и диафрагму башмака – вертикальную или наклонную, а нижний пояс соединяется накладками с боковыми фасонками.

Узлы нижнего пояса

Стержни решетки фермы крепятся болтами и стальными накладками к стержням с двусторонними нарезками, приваренными к уголкам нижнего пояса.

Узлы верхнего пояса сегментных ферм решаются с помощью двусторонних клеедеревянных накладок, стальных диафрагм и болтов. В узле ферм небольших пролетов раскосы решетки крепятся стальными накладками к болту, пропущенному через центр узла. В узле ферм больших пролетов эти накладки крепятся к стальной диафрагме I-образного профиля со стержнями с нарезкой и гайками, приваренными к ее оси.

 

 

 

 

 

ОПОРНЫЙ УЗЕЛ

 

ПРИМЫКАНИЕ 2х РАСПОРОВ К НИЖНЕМУ ПОЯСУ

 

 

 

 

КОНЬКОВЫЙ УЗЕЛ

Ферма с разрезным верхним поясом

 

 

 

КОНЬКОВЫЙ УЗЕЛ

Ферма с неразрезным верхним поясом

 

24. Конструирование и основы расчета на примере металлодеревянной брусчатой фермы ЦНИИСК.

Многоугольная брусчатая ферма ЦНИИСК

Верхний пояс и решетка – прямолинейные брусья, нижний – металлические уголки

“+” фермы – незначительные усилия в стержнях решетки

На верхний пояс хорошо бы передавать распределенную нагрузку, а не узловую

Служит основой покрытия с рулонной кровлей

ОПОРНЫЙ УЗЕЛ

“+” надежен, прост в изготовлении

“-“ расход металла

К щечкам приварена пластина

Дополняем опорные ребра, а так же между 2мя щечками привариваем распор в виде уголка

Рассчитываем:

-древесину верхнего пояса на смятие

-металл на изгиб

-уголки на растяжение

-сварные швы

 

ПРИМЫКАНИЕ ПОДВЕСКИ К НИЖНЕМУ

ПОЯСУ

Пластинка, к которой прикреплена узловая шпилька

На шпильке металлические накладки, которые прикреплены с помощью болтов

(между болтами ≥ Ǿ 7)

 

 

ПРИМЫКАНИЕ 2х РАСКОСОВ К ПОДВЕСКЕ К НИЖНЕМУ ПОЯСУ

Один из раскосов работает на сжатие, другой на растяжение, но какой на что – не известно

Благодаря дополнительным болтам в воздухе волна изгиба меняется => увеличивается устойчивость (для усиления тонкой металлической пластины

 

КОНЬКОВЫЙ УЗЕЛ

Для изменения уклона режем верхний пояс, в месте распила вставляем металлический вкладыш с ребрами жесткости

Тк он находится ниже основной оси возникает эксцентриситет => работает на сжатие с местным изгибом (между узлами)

 

 

Действует основная нормальная сила от основной работы фермы и небольшой момент от местной нагрузки. С изменением эксцентриситета изменяется положение силы, меняется и момент:

Mq = ql²/8 – это момент от местной нагрузки

Ne –пытается выгнуть вверх стержень

Задаем такой эксцентриситет, чтоб Mmax уменьшался => таким образом можно добиться, чтобы момент от нормальной силы составил ½ от изгибающего момента в общей нагрузке.

 

 

Верхний пояс

Панели работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитываются как сжато-изгибаемые стержни

Если пояс разрезной, то рассчитывают момент в панели M = Mq-Ne, где

Mn = Ne, Ne – обр. эксцентриситет от нормальной силы

Mq = ql/8 - момент простой балки в середине

Нижний пояс

Рассчитывается на растяжение с учетом имеющихся ослаблений в узлах или стыках

Поперечная нагрузка, вызывающая изгибающие моменты в нижнем поясе, недопустимы

Решетка

Сжатые элементы рассчитывают на продольный изгиб, растянутые проверяют на растяжение с учетом имеющихся ослаблений